Terugwinning van afvalwarmte voor een groener Portugal

Maak kennis met het Europese project EMB3Rs, dat nieuwe manieren vindt om industriële afvalwarmte te recyclen om de energie-efficiëntie te verhogen, de koolstofuitstoot te verminderen en een einde te maken aan de brandstofarmoede in Portugal.

Maak een uitstapje naar het Parque das Nações in Lissabon en je komt er chique bars en theaters tegen, maar ook iconische bezienswaardigheden zoals het modernistische treinstation Oriente en het indrukwekkende Oceanário de Lisboa. Hier bevindt zich echter ook een minder bekend bouwwerk: het enige grootschalige netwerk voor stadsverwarming met koude (DHC) in Portugal.

Het DHC-netwerk, dat wordt geëxploiteerd door Climaespaço, bestaat uit een 22,5 km ondergronds netwerk van leidingen dat warm en gekoeld water levert, voor verwarming en koeling, aan zo'n 3500 gebruikers, waaronder duizenden flats, het station en oceanarium van het park, evenals het expositiecentrum en het winkelcentrum. Op dit moment gebruikt het systeem aardgas als primaire energiebron voor de levering van warmte, koude en elektriciteit via een trigeneratie-elektriciteitscentrale, maar dit zal veranderen.

"Vanuit milieu- en economisch oogpunt is het niet langer duurzaam om aardgas als enige energiebron te blijven gebruiken," benadrukt João Castanheira, chief executive van Climaespaço. "Daarom hebben we goed nagedacht over onze toekomst en hoe we onze energietransitie kunnen maken."

In het kader hiervan heeft Climaespaço zich aangesloten bij het Europese onderzoeksproject EMB3Rs (User-driven Energy-Matching & Business Prospection Tool for Industrial Excess Heat/Cold Reduction, Recovery and Redistribution), dat is opgezet om de recycling van industriële overtollige warmte en koude te onderzoeken. Hier is een platform ontwikkeld dat modelleert hoe energieafval van fabrieken kan worden hergebruikt in nabijgelegen industriële processen, DHC en zelfs woonlocaties.

Als onderdeel van het project heeft een aantal belanghebbenden uit heel Europa gegevens aan EMB3Rs verstrekt en het platform getest en gebruikt om het potentieel voor het gebruik van afvalwarmteterugwinning in hun bedrijven te beoordelen. Uiteindelijk zal het platform potentiële energieleveranciers en gebruikers 'matchen'.

"We werkten aan verschillende energietransitiescenario's, waaronder het gebruik van afvalwarmte van een [nabijgelegen] verbrandingsoven... en realiseerden ons dat EMB3Rs een zeer nuttig instrument zou zijn om ons te helpen bij onze beslissingen", zegt Castanheira.

"We weten van een aantal gevallen waar er een overschot aan warmtebronnen is, maar waar nabijgelegen gebouwen gas verbranden voor verwarming - dit is niet logisch en we willen EMBERs gebruiken om deze potentiële [energie-matching] mogelijkheden te analyseren," voegt hij eraan toe. "Wij geloven dat er een enorm potentieel is voor stadsverwarming en -koeling in heel Portugal, en als bedrijf met veel DHC-systemen die we willen ontwikkelen - kan het platform daarbij helpen."

Maar terwijl Climaespaço zich bij het EMB3Rs-project heeft aangesloten om naar nieuwe energiebronnen te zoeken, hopen andere projectpartners manieren te vinden om energieoverschotten te delen. De grootste cementfabrikant van Portugal, CIMPOR-Indústria de Cimentos, heeft samengewerkt met het mondiale ingenieursbureau Emerson om EMB3Rs te voorzien van gegevens over overtollige energie in zijn cementproductie-installatie in Souselas.

Zoals Paulo Rocha, directeur Innovatie en Duurzaamheid bij CIMPOR, aangeeft, wordt er al afvalwarmte teruggewonnen uit gassen die vrijkomen uit de oven van de fabriek voor het drogen van de residu-afgeleide brandstoffen die tijdens de werkzaamheden worden gebruikt. De terugverdientijd van tien jaar voor toekomstige investeringen om meer warmte terug te winnen uit andere bronnen is echter gewoon te lang. Daarom hoopt Rocha dat de EMB3R's advies zullen geven over onontgonnen mogelijkheden om op betaalbare wijze warmte terug te winnen in Souselas. Dergelijke energie zou kunnen worden geïntegreerd in de bestaande of toekomstige productieprocessen van de fabriek om de energie-efficiëntie te verhogen en de uitstoot van kooldioxide te verlagen. De energie kan ook worden overgedragen aan nabijgelegen industrieën, waaronder ziekenhuizen, keramiekfaciliteiten, rijstproducenten en een runderslachterij.

"Ik denk dat het EMB3Rs-instrument verschillende actoren kan stimuleren om samen na te denken over nieuwe oplossingen," zegt Rocha. "Het kan ook belangrijk zijn voor de toekomstige industrie - als er een fabriek wordt gebouwd, kan de tool informatie verschaffen over energiebronnen in de buurt die megawatts aan warmte kunnen leveren."

Het is deze stroom van energie van leverancier naar gebruiker die Ana Cardoso, projectmanager bij het Portugese energieagentschap ADENE, in Portugal hoopt te bevorderen. ADENE heeft toegang tot grote hoeveelheden informatie via het Portugese energiecertificeringssysteem voor gebouwen en het intensieve beheersysteem voor het energieverbruik van de industrie, en heeft zich als "supergebruiker" aangesloten bij EMB3Rs om clusters van energiebronnen en -putten in het hele land te helpen identificeren.

Zoals Cardoso aangeeft, wordt het EMB3Rs-platform toegepast op de geïndustrialiseerde regio Aveiro, waarbij de gegevens worden gebruikt om op dit macroniveau overtollige energie te helpen matchen met potentiële gebruikers. Als dit een succes wordt, kan informatie uit andere regio's in EMB3Rs worden geladen om energievraag en -overschotten verder weg met elkaar in verband te brengen.

"De synergieën die we identificeren, zullen wijzen op oplossingen voor energie-efficiëntie en inzicht verschaffen in de manier waarop overtollige warmte in de industrie kan worden verminderd," zegt ze. "Dit is belangrijk - het klimaat in Portugal is niet koud, maar energiearmoede is een probleem tijdens de winter - misschien kunnen EMB3R's helpen om dit te minimaliseren."

Veelbelovend

EMB3Rs-coördinator Mafalda da Silva van het Institute of Science and Innovation in Mechanical and Industrial Engineering, INEGI, van de Universiteit van Porto, is blij met de voortgang van het project en is ook bemoedigd door het aantal partners dat bereid is geweest mee te doen. Als het project begin 2023 afloopt, hoopt ze dat alle partners haalbare technische opties hebben voor het gebruik van afvalwarmte, die zelfs kunnen worden vertaald naar andere regio's binnen en buiten Portugal.

"Dankzij de analyse met ADENE kon de tool ook regio's identificeren die geen [energie]gegevens hebben en zich niet realiseerden dat ze dergelijke bronnen konden gebruiken", zegt ze.

Met het oog op de toekomst hoopt da Silva dat EMB3Rs zal worden gebruikt als een onderwijsbron en wijst zij er ook op dat het platform is opgezet als een open-source tool die door iedereen kan worden gebruikt. "Het idee is dat gebruikers de code van het platform kunnen aanpassen en hun eigen versie van de tool kunnen maken om hun belangen zo goed mogelijk te dienen", zegt ze. "Zelfs nadat het platform is gepubliceerd, hoop ik dat we een geïnteresseerde basis van gebruikers hebben die het zal blijven laten groeien."

Hoewel niet betrokken bij EMB3Rs, hebben Maria João Samúdio en Pedro Rocha van de Portugese Productietechnologie-cluster, Produtech, deelgenomen aan tal van Europese projecten. Zo is MANU-SQUARE bezig met het opzetten van een digitale marktplaats om de productiecapaciteit te koppelen aan de vraag, terwijl PRODUTECH 4 S&C tools ontwikkelt om duurzame en circulaire productie in een reeks industrieën te ondersteunen.

Net als EMB3Rs projectpartners hechten zowel Samúdio als Rocha veel waarde aan het hergebruik van industriële warmte en denken ze dat het platform hier echt waarde kan toevoegen. "We zien veel bedrijven die industriële warmte hergebruiken binnen hun eigen activiteiten, maar EM3ER's kan ook helpen bij de duurzame distributie hiervan binnen het omringende ecosysteem", zegt Rocha.

Net als da Silva vinden ook Samúdio en Rocha het belangrijk dat er projectpartners zijn die tijd en geld in een platform investeren, zodat het na de proeffase verder kan evolueren. Belangrijk is dat ze verwachten dat het aantrekken van een dergelijke betrokkenheid in de toekomst alleen maar gemakkelijker zal worden.

Rocha wijst op de toenemende publieke belangstelling voor klimaatverandering en het industriebeleid dat bedrijven stimuleert om hun groene geloofsbrieven te verbeteren. "De energiekosten stijgen ook en dat heeft mensen aangezet om meer na te denken over circulaire [processen], waaronder hergebruik van energie, inclusief restwarmte," voegt Samúdio toe. "Bedrijven worden nu 'gepusht' om zich aan te passen aan de duurzame ontwikkelingsdoelen, dus ik denk dat de beweging naar duurzaamheid nu steeds makkelijker zal worden."

Auteur: Rebecca Pool